Quando um material é submetido a uma carga extrema na forma de uma onda de choque ou explosão, os danos costumam se formar internamente por meio de um processo denominado fratura por estilhaçamento.

Uma vez que esses tipos de eventos intensos raramente são isolados, são necessárias pesquisas para saber como os materiais danificados respondem às ondas de choque subsequentes - uma peça de armadura não tem muita utilidade se se desintegra após um impacto.

Para surpresa dos pesquisadores, experimentos recentes sobre fratura de lascas em metais descobriram que, em certos casos, havia uma falta quase completa de danos com apenas uma faixa fina de microestrutura alterada observada. Usualmente, sob este tipo de condições, o material conteria centenas de pequenos vazios e rachaduras.

Em um artigo para o Journal of Applied Physics , pesquisadores do Laboratório Nacional de Los Alamos reduziram exatamente por que o dano esperado estava faltando.

“Foram sugeridas hipóteses conflitantes para a ausência de danos. Houve algum tipo de fortalecimento ocorrendo, de modo que o dano nunca nucleado, ou o dano foi recompactado para um estado totalmente denso por algum outro carregamento? ", disse o autor David Jones." Dividindo o experimento em duas fases - formação de dano e recompação - poderíamos determinar qual hipótese estava correta. "

Os materiais que sofrem danos por choque em altas taxas de deformação de um impacto repentino apresentam um comportamento significativamente diferente em comparação com sua resposta sob o padrão, teste mecânico de baixa taxa.

Os pesquisadores usaram experimentos de impacto de placa de insecto com pistola de gás para primeiro amostras de danos, e, em seguida, impactar essas amostras uma segunda vez para ver como a onda de choque interage com o campo de dano, o que não havia sido feito antes. Eles descobriram que uma tensão de choque de apenas 2 a 3 gigapascal realmente recompactou um alvo de cobre danificado e criou uma nova ligação onde as superfícies antes quebradas foram reunidas novamente.

"Essa pesquisa, onde experimentos cuidadosos são usados ​​para isolar a resistência e a resposta ao dano de um material sob carga de choque, ajuda a revelar como a microestrutura desempenha um papel fundamental na resposta dinâmica, "disse Jones.

Os autores esperam que o futuro da pesquisa em física de choque envolva lasers de raios-X de elétrons livres de próxima geração, uma ferramenta para mudar o jogo.

"Ser capaz de gerar imagens em tempo real em escala micrométrica, eventos de danos de microssegundos em metais serão uma mudança de paradigma no diagnóstico de física de choque, "disse Jones.